第四章-雷达终端显示器

显示器的任务显示器的种类距离显示器平面位置显示器以光学图形、图像的表现形式，将雷达探测到的目标信息通过视觉传递给雷达操作者。显示内容：包括目标的位置及其运动情况，目标的各种特征参数等。如目标高度、航向、速度、轨迹、架数、机型、敌我属性警戒雷达和引导雷达发现目标和测定目标的坐标。根据目标回波的特点和变化规律来判别目标的性质（机型、架数等）。预警雷达和精密跟踪雷达在搜索状态截获目标，在跟踪状态监视目标运动规律和监视雷达系统的工作状态。指挥控制系统显示情报。综合显示：把多部雷达站的情报综合在一起，经过坐标系的变换和归一，目标数据的融合等加工过程，在指挥员面前形成一幅敌我动态形势图像和数据。指挥控制显示：在综合显示的基础上显示我方的指挥命令。根据完成的任务不同，可分为：距离显示器平面显示器高度显示器情况显示器和综合显示器光栅扫描显示器距离显示器是一维空间显示器，显示目标的斜距坐标。用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示目标回波的大小。用光点偏离参考点的长度来表示目标的距离。主波回波距离主波回波主波回波(a)(b)(c)A型J型A/R型距离显示器有三种基本类型：A型J型A/R型平面显示器是二维显示器，显示目标的斜距和方位两个坐标。采用平面上的亮点位置来表示目标的坐标，属于亮度调制显示器。正北方位角方位距离P显（极坐标）B显（直角坐标）PPI提供了360度范围内全部平面信息，所以也叫全景显示器或环视显示器，简称PPI显示器或P显斜距仰角0km200km20km0km高度显示器的两种型式用于测高雷达和地形跟随雷达,横坐标表示距离，纵坐标表示仰角或高度对显示器的主要要求①显示器的类型选择：根据显示器的任务和显示内容选择②显示的坐标数量、种类和量程③对目标坐标的分辨力：显示器画面上两个相邻目标的分辨力④显示器的对比度：图像亮度和背景亮度的比值⑤图像重显频率：为了使图像画面不致闪烁，要求重新显示的频率必须达到一定数值。20-30次/秒⑥显示图像的失真和误差⑦显示器的体积、重量、环境条件、电源电压及功耗等要求电子枪偏转板荧光屏加速：两个加速场聚焦：利用非均匀电场目的：产生一束具有一定速度的直径很小的电子X扫描刻度辉亮移动距标回波X扫描重复周期探测脉冲锯齿波辉亮信号距离刻度移动距标回波信号工作期停止期辉亮匿影(a)(b)A型显示器的组成方波产生器锯齿电压形成电路差分放大器振铃电路移动距标形成限幅放大辉亮放大刻度形成视频放大器回波信号触发脉冲①扫掠形成电路其主要由方波产生器、锯齿电压形成电路和差分放大器组成。扫掠形成电路形成锯齿扫掠电压波,加在X偏转板上,控制电子束从左到右扫掠。②视频放大电路其功能是把接收机检波器输出的信号放大到显示器偏转板上所需要的电平。③距标形成电路其包括固定距离刻度和移动距标的产生电路。固定距离刻度电路由振铃电路、限幅放大器和刻度形成电路组成。扫掠线的重要参数扫掠线长度L：通常是扫掠线的长度为荧光屏直径的80%。距离量程：扫掠线总长度L所表示的实际距离值。扫掠直线性：保证距离刻度的均匀。330°300°270°240°210°180°150°120°90°60°30°0°近区地物回波目标1目标2目标3平面位置显示器是二维显示器，显示目标的斜距和方位两个坐标。采用平面上的亮点位置来表示目标的坐标，属于亮度调制显示器。同距离显示器一样，PPI也是采用扫描的方式来显示目标信息,除了距离向的扫描,还有方位向的扫描，与距离显示器不同，PPI采用磁偏转示波器平面位置显示器平面位置显示器根据方位扫描的方式不同,平面位置显示器主要有两种类型:动圈式和定圈式平面位置显示器。H=KtF动圈式平面位置显示器动圈式平面位置显示器的方位扫描是靠偏转线圈与天线同步旋转而形成的,这种显示器的优点是线路比较简单,在常规雷达中得到广泛应用。偏转线圈与天线同步旋转需要一套随动系统,而且传动机构比较复杂,精度也不够高,所以在近年来的新型雷达中逐步被定圈式平面位置显示器所代替。H=KtF动圈式平面位置显示器组成框图方波梯形电压锯齿电流辉亮距离刻度随动系统天线方位视放混合方位刻度触发脉冲回波信号天线方位偏转线圈iU①距离扫掠电路;②方位扫描系统;③距离和方位刻度系统;④回波和辉亮系统。定圈式平面位置显示器在定圈式平面显示器中,相互垂直的X偏转线圈和Y偏转线圈固定在管颈上,不产生机械转动,扫掠线的转动是靠X和Y偏转线圈产生旋转式径向扫掠磁场来实现的。可用图4.21来说明偏转线圈产生旋转式的径向扫掠磁场的基本原理。H=KtYH=KtcosθXH=KtsinθF方位扫描的基本原理在任意方向线性变化的磁场H,能使电子束在与该磁场垂直的方向进行扫掠,从而形成扫掠线。这个任意方向的磁场,可以分解成水平和垂直两个分量。Hx=KtsinθHy=KtcosθH=KtYH=KtcosθXH=KtsinθF方位扫描的基本原理为了产生式(4.3.2)所示磁场,在X和Y偏转线圈上应加入如下形式的电流:iX=K′tsinθiY=K′tcosθ也就是说,锯齿扫掠电流ix和iy的振幅受天线轴角θ的正弦和余弦函数的调制,其扫描电流波形如图4.22所示。00HX(iX)HY(iY)tt重复周期天线旋转周期扫掠电流的产生两种方法：1、先分解法先产生与天线转角成正弦余弦关系的电压，然后用这电压去调制锯齿波产生器。缺点：实现复杂，很少使用2、后分解法先产生锯齿波，然后分解成正弦余弦分量扫掠电流的产生方波产生器振铃电路刻度放大视频放大方位刻度混合器辉亮放大锯齿形成功率放大电流放大双向钳位电流放大双向钳位触发脉冲回波天线方位天线转角①②③④KtsinKtcosXYU0偏转线圈(X)(Y)(a)扫掠电流的产生(b)①②③④举例随着微处理机技术的发展，越来越多的现代雷达开始采用计算机来作信号处理和图形显示。主要优点：1、控制灵活，改动方便2、可以实现比较复杂的功能计算机图形显示系统计算机信号控制、处理、存储电路显示读出装置操作员计算机通信装置将计算机送来的显示档案加工成能驱动显示读出装置按规定要求动作的信号，以便显示出图形和文字。显示器(阴极射线管、液晶显示器等)输入设备，对所显示的内容进行干预、修改或发出命令电子束偏转方式在阴极射线管荧光屏上显示图形和文字是通过偏转系统控制电子束的运动，并在荧光屏上规定的位置控制发光强度来实现的。计算机图形显示系统中常用的电子束偏转方式有随机扫描：用随机定位的方式控制电子束的运动。只要给出与位置(X,Y)相应的扫描电压(电流)，就可在荧光屏上的任意位置显示信息。光栅扫描：由在屏幕上一条接一条的水平扫描线构成，根据输入指令相应地增强某些部分的水平扫描线时，就可产生显示信息。随机扫描显示系统uXx0uYy0uXtr定位时间trtrtrttt“3”“1”“2”YX随机扫描图形显示系统框图通信接口至计算机刷新存储器显示控制器矢量产生器位置产生器字符产生器辉亮产生器X驱动Z驱动Y驱动输入装置CRT键盘光笔随机扫描显示中，电子束的运动完全按照事先存放在刷新存储器中的显示指令进行，没有确定的规律，完全是程序编制者任意规定的。光栅扫描显示系统光栅扫描不管荧光屏上显示的内容如何，电子束总是以恒定的速度从左到右，从上到下扫过屏幕上的每个像素位置。扫描控制信号uX0uY0行正程行逆程帧正程帧逆程(a)(b)在CRT偏转部件上加两种不同频率的锯齿波电流：水平扫描电流和垂直扫描电流。字符产生器字符产生器的质量指标字符产生的方法：随机扫描字符产生法光栅扫描字符产生法字符产生器的质量指标①字符种类②字符尺寸③字符书写速率④字符显示效率字符产生方法随机扫描字符产生法光栅扫描字符产生法点阵法产生字符6543201YXY00XZ0Y0X00Z(a)(b)(c)tttttt01234图4.30点阵法字符产生器书写“A”(a)“A”字符点阵;(b)顺序点阵法波形;(c)程控点阵法波形光栅扫描字符产生法图4.33光栅扫描显示字符示意图1012345678911雷达数据的录取雷达信息处理内容：从雷达接收机的输出中检测目标回波，判定目标的存在。测量并录取目标的坐标。录取目标的其它参数，如机型、架数、国籍、发现时间等，并对目标进行编批。半自动录取在半自动录取系统中，仍然由人工通过显示器来发现目标，然后由人工操纵一套录取设备，利用编码器把目标的坐标记录下来。录取显示器编码器接收机输出操纵员其它参数输出半自动录取的特点录取精度：方位1o，距离1Km。在天线环扫一周的时间内，可录取5-6批目标。录取设备的延迟时间约为3-5s。全自动录取整个录取过程中，从发现目标到各个坐标的读出，完全由录取设备自动完成，只是某些辅助参数需要人工进行录取。信号检测距离编码方位编码时间编码排队控制缓冲存储接收机输出发现其它参数计算机控制不同目标的坐标录取时刻使录取的坐标有次序地送往缓冲存储器中全自动录取的特点容量大、速度快、精度较高。在天线扫描一周内录取30批目标。距离精度100m，方位精度0.1o.航空管制雷达中的自动录取设备，在天线扫描一周内录取400批目标。实际雷达的录取工作方式在目前雷达中，一般同时有半自动录取和全自动录取设备。在人工能正常工作时，先由人工录取目标头两个点的坐标，当计算机对目标实现跟踪后，给录取显示器画面一个跟踪标志，，以便了解设备工作是否正常。当有许多目标同时出现，人工来不及的时候，可转入自动录取模式，操作员的任务是监视显示器画面，了解计算机跟踪情况，必要时实施人工干预。目标距离数据的录取录取目标的延迟时间tR，用距离编码器实现（对tR进行编码）。单目标距离编码器计数脉冲产生器距离计数器01RST&&&读数控制目标回波启动信号输出多目标距离编码器计数脉冲产生器距离计数器01RST&&&计数开始启动脉冲输出读数脉冲产生器溢出目标回波延迟线目标个数计数器保证读数在计数器稳定后进行，避免输出的数据出错。影响距离录取精度的因素编码器启动脉冲与计数脉冲不重合的误差。（图4.45,P110）计数脉冲频率不稳定。距离量化误差。解决途径目标角坐标的录取等信号法加权法等信号法1221目标波速运动方向正光)(21210加权法相关回波信号在目标所在方向最强，但变化最慢，很难精确定位到最大值处，而相关函数在目标位置处变换很快，比较容易定位加权法选通移位寄存器相加检零距离选通脉冲加权网络量化视频方位读数脉冲增量码盘正北缝隙增量缝隙转轴增量码盘轴光源有缝的屏蔽计数器读数脉冲产生录取信号&&光敏元件方位角数据(a)(b)……P1P2